Wissenschaft

Männliche verrückte Ameisen haben zwei verschiedene DNA-Sätze in ihren Körpern


Gelbe verrückte Ameisen vermehren sich auf eine Weise, die noch nie zuvor gesehen wurde

Sasitorn Hasin

Die meisten männlichen gelben verrückten Ameisen tragen zwei getrennte DNA-Sätze, die aus Samen- und Eizellen stammen, die ihr genetisches Material nach der Befruchtung nicht mischen.

Das bedeutet, dass die Männchen Chimären sind – Individuen, bei denen einige Körperteile einen Gensatz tragen und andere Teile einen anderen. Die weiblichen Nachkommen der Männchen entwickeln sich abhängig von der DNA in der Samenzelle, die mit dem Ei verschmilzt, entweder zu Arbeiterinnen oder Königinnen, während männliche Nachkommen selbst zu Chimären werden.

Die Ergebnisse, die ein 15-jähriges Rätsel um die Genetik des Insekts lösen, enthüllen eine Art der Fortpflanzung, die bisher „der Wissenschaft unbekannt“ war, heißt es Hugo Darra an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in Deutschland.

„Es gab viele verrückte Hypothesen, um zu erklären, was in diesen Ameisen vor sich ging, aber keine war so verrückt wie die, die wir entdeckt haben“, sagt er.

Ameisen vermehren sich normalerweise entweder durch sexuelle Fortpflanzung – das Sperma eines Mannes befruchtet das Ei einer Frau – oder durch klonale Fortpflanzung, was bedeutet, dass die Königin Nachkommen ohne die hinzugefügten Gene eines zweiten Elternteils hervorbringt. Im Allgemeinen entstehen Männchen aus unbefruchteten Eiern und Weibchen aus befruchteten Eiern. In den meisten Fällen sind Königinnen den Arbeiterinnen in derselben Kolonie genetisch ähnlich, aber sie entwickeln sich zu Königinnen, weil sie besondere Pflege und Ernährung erhalten haben.

Im Jahr 2007 untersuchten Wissenschaftler die Genome gelber verrückter Ameisen (Anoplolepis gracilipes) und stellten zu ihrer Überraschung fest, dass Männchen hatten eine gemischte Genetik, als hätten sie zwei Elternteile. Sechs Jahre später entdeckte ein anderes Team, dass alle Königinnen in einer Kolonie von derselben genetischen Linie abstammen Ihre Arbeiterschwestern stammten alle von einer sehr unterschiedlichen zweiten Linie ab.

Fasziniert von diesem Rätsel sequenzierten Darras und seine Kollegen die DNA von 53 gelben verrückten Ameisenköniginnen und 91 Arbeiterinnen, die an 14 Orten in Südostasien gesammelt wurden. Die Königinnen waren Inzucht, aber die Arbeiterinnen hatten eine viel größere genetische Vielfalt, sagt er. Mit anderen Worten, es schien, als ob die Königinnen von Eltern derselben Abstammung geboren wurden, während Arbeiterinnen von Eltern unterschiedlicher Abstammung geboren wurden – obwohl die Männchen, die sie zeugten, alle aus derselben Kolonie stammten.

Unter der Annahme, dass die Kolonien zwei Abstammungslinien von Männchen umfassten, sammelten die Forscher dann 574 Männchen aus denselben Kolonien wie die Königinnen und Arbeiterinnen und sequenzierten die DNA in ihren Beinen. Sie fanden heraus, dass einige der Männchen eine genetische Linie mit den Königinnen zu teilen schienen, während die anderen enger mit den Arbeiterinnen verwandt zu sein schienen.

Das hätte Sinn gemacht, wenn die Männchen aus befruchteten Eiern hervorgegangen wären, sagt Darras, denn das würde bedeuten, dass sie zwei Kopien jedes Chromosoms hätten – eine von jedem Elternteil. Die Analyse seines Teams ergab jedoch, dass sie, wie die meisten Ameisen-, Bienen- und Wespenmännchen, nur eine Kopie jedes Chromosoms hatten und daher aus unbefruchteten Eiern zu stammen schienen.

Verwirrt testete das Team dann DNA aus einzelnen Zellen in 20 der Männchen. Sie entdeckten, dass innerhalb desselben einzelnen Insekts ungefähr die Hälfte der Zellen Gene einer Abstammungslinie und die andere Hälfte Gene der anderen Abstammungslinie aufwies. Bei genauer Betrachtung der Samenzellen stellte das Team fest, dass eine Abstammungslinie – diejenige, die zu Arbeiterinnen führte – viel häufiger vorkam als die andere.

Weitere Analysen ergaben, dass die beiden Abstammungslinien dieser Männchen tatsächlich von zwei Elternteilen stammten, was bedeutet, dass die Männchen tatsächlich aus befruchteten Eiern hervorgegangen sind, aber anders als bei den Weibchen verschmolz der Kern des Eies nicht mit dem Kern des Spermas. Die Männchen hatten also zwei unterschiedliche Chromosomensätze, die in verschiedene Körperteile getragen wurden.

Im Nachhinein stellten die Forscher fest, dass die überwiegende Mehrheit der gelben verrückten Ameisenmännchen wahrscheinlich Chimären sind – und dass die DNA-Proben aus den Beinen der Insekten nur das genetische Material dieses bestimmten Beins zeigten, sagt Darras.

Die Ameisen könnten aufgrund eines alten Konflikts zwischen Abstammungslinien ein solch bizarres Fortpflanzungssystem entwickelt haben, sagt er. Insbesondere wenn die arbeiterproduzierende Linie immer dann unfruchtbare Weibchen hervorbringt, wenn Ei und Samenzelle verschmelzen, dann kann sie ihr Überleben über Generationen hinweg sichern, wenn sie ohne Verschmelzung in ein Ei schlüpfen kann. Es wird dann zu einer „egoistischen“ Linie, indem es zur primären DNA-Linie im Sperma fruchtbarer Männer wird.

„Das ist allerdings nur Spekulation“, sagt Darras. „Wir stehen erst am Anfang unseres Verständnisses.“

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